Identification of river valley areas threatening the chemical status of groundwater, in the example of the upper course of the Ner River basin, central Poland
PDF

Keywords

Ner river valley
changes in hydrodynamic balance
chemistry of river water
chemistry of alluvial water and groundwater
active wells

How to Cite

Krogulec, E., Małecki, J. J., Szostakiewicz-Hołownia, M., Trzeciak, J., Zabłocki, S., & Ziułkiewicz, M. (2024). Identification of river valley areas threatening the chemical status of groundwater, in the example of the upper course of the Ner River basin, central Poland. Quaestiones Geographicae, 43(3), 21–45. https://doi.org/10.14746/quageo-2024-0024

Abstract

The planning and management of water in the river basins require the identification of places where the quality of groundwater is being threatened. The risk of launching the accumulated pollutants present in the solid phase of the soil may be caused by both the changes in the pressure gradients in the aquifers and the changes in the hydrogeochemical balances. In the example of the Ner river valley, into which wastewater from the Łódź agglomeration has been discharged, the factors threatening the chemical status of groundwater were determined. This assessment was carried out based on the results of the determination of the hydrodynamic balance disturbances in the Upper Cretaceous formations, model studies of groundwater flow and hydrogeochemical studies conducted on the sorption complex of the Ner alluvium as well as the chemistry of the river water, alluvial water and groundwater. The results showed that the river water is heavily anthropogenically transformed. Model studies have shown that when the Ignacew -intake wells are pumped collectively, the inflow takes place through the Ner valley, where the hydrogeological window between the Quaternary and the Upper Cretaceous aquifers is found. The withdrawal by the Ignacew intakes may result in the reversal of piezometric pressures in the valley, which creates the possibility of the infiltration of polluted surface water into groundwater. Observations indicate the need to take into account the zones where surface water and water from the river alluvium are a real threat to the chemical status of the aquifers. These aspects are important when determining the protection zones and in renewable and disposal resource assessments of the Main Groundwater Reservoirs.

https://doi.org/10.14746/quageo-2024-0024
PDF

References

Appelo C.A.J., Postma D., 1993. Geochemistry, groundwater and pollution. A.A. Balkema, Rotterdam.

Baliński W., 1992. Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, Lutomiersk, arkusz nr 626 (Detailed geological map of Poland in the scale 1:50 000, Lutomiersk, sheet no. 626). Państwowy Instytut Geologiczny, Warsaw.

Balwierz J., Piwowarski T., 2008. Baza danych GIS Mapy hydrogeologicznej Polski 1: 50 000 Pierwszy Poziom Wodonośny. Występowanie i Hydrodynamika, Łódź Zachód, arkusz nr 627 (GIS database information layers of the 1:50 000 Hydrogeological Map of Poland: First Aquifer – Extent and Hydrodynamics, Łódź-West, sheet no. 627). Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warsaw.

Bierkowska M., Filas T., Szadkowska M., Błaszczyk J., 1990. Regionalna dokumentacja hydrogeologiczna (I etap prac) wraz z projektem badań modelowych na ustalenie zasobów wód podziemnych niecki łódzkiej (II etap prac) (Regional hydrogeological documentation (1st stage of works) together with a project of model research to determine the groundwater resources of the Łódź Basin (2nd stage of works)). POLGEOL, Łódź.

Brzeziński M., Gałązka D., 2013. Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, Łódź Zachód, arkusz nr 627 (Detailed geological map of Poland in the scale 1:50 000, Łódź-West, sheet no. 627). Państwowy Instytut Geologiczny, Warsaw.

Czarnecka H. (eds.), 2006. Atlas podziału hydrograficznego Polski (Atlas of the hydrographic division of Poland). Instytut Meteorologii I Gospodarki Wodnej, Warsaw.

Dąbrowski S., Przybyłek J., 2005. Metodyka próbnych pompowań w dokumentowaniu zasobów wód podziemnych. Poradnik metodyczny (Methodology of test pumping in documenting groundwater resources. Methodological guide). Ministerstwo Środowiska, Warsaw.

Dowgiałło J., Kleczkowski A.S., Macioszczyk T., Różkowski A., 2002. Słownik hydrogeologiczny (Hydrogeological dictionary). Państwowy Instytut Geologiczny, Warsaw.

Fabianowski W., 2002. Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1:50 000, Główny Poziom Użytkowy, Łódź Zachód, arkusz nr 627 z objaśnieniami (Hydrogeological Map of Poland in the scale 1:50 000, The Main Useful Aquifer, Łódź-West, sheet no. 627 with explanations). Państwowy Instytut Geologiczny, Warsaw.

Gruszczyński T., Małecki J., 2010. Identyfikacja systemu krążenia wód w artezyjskim poziomie wodonośnym na obszarze zlewni Krynki (Wysoczyzna Białostocka) na podstawie regionalnego modelu pola filtracji (Identification of groundwater circulation in artesian system on the area of Krynka River catchment (Białystok highland) based on numerical flow model). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 442: 49-60.

GUGiK [Główny Urząd Geodezji i Kartografii], 2023. Główny Urząd Geodezji i Kartografii. Online: https://www.gov.pl/web/gugik (accessed 02 January 2023).

IMGW [Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej], 2023. Dane publiczne IMGW-PIB. Online: danepubliczne.imgw.pl/data/dane_pomiarowo_obserwacyjne/dane_hydrologiczne/polroczne_i_roczne/ (accessed 02 April 2023).

Jóźwiak K., Krogulec E., 2006. Zastosowanie modelowania geochemicznego jako elementu wspomagającego monitoring przyrodniczych obszarów chronionych (Application of geochemical modeling as an element supporting monitoring of natural protected areas). Przegląd Geologiczny 54(11): 987-992.

Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych (Biogeochemistry of trace elements). PWN, Warsaw.

Kittel P., 2012. The structure and evolution of the Ner valley in the area of the Lutomiersk-Koziówki site in the light of geoarchaeological research. Acta Geographica Lodziensia 100: 113-133.

Lis J., Pasieczna A., 1998. Atlas geochemiczny aglomeracji łódzkiej (Geochemical atlas of Łódź agglomeration). Wydawnictwo kartograficzne Polskiej Agencji Ekologicznej S.A., Warsaw.

MacDonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.A., 2000. Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 39(1): 20-31. DOI: https://doi.org/10.1007/s002440010075

Małecki J., 1998. Rola strefy aeracji w kształtowaniu składu chemicznego płytkich wód podziemnych wybranych środowisk hydrogeochemicznych (Role of the vadose zone in forming chemical composition of shallow groundwater, based on cases of selected hydrogeochemical environments). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 381: 1-219.

Małecki J., Porowska D., Styrkowiec E., Ziułkiewicz M., 2017. Stan chemiczny wód podziemnych aglomeracji łódzkiej (Chemical status of groundwater of the Łódź agglomeration). Przegląd Geologiczny 65(11): 1329-1333.

Małecki J., Ziułkiewicz M., 2019. Wody zwykłe i termalne niecki łódzkiej – analiza potencjalnych zagrożeń ich eksploatacji w rejonie aglomeracji Łodzi (Fresh and thermal water of the Łódź Basin – potential threats to exploitation in the Łódź agglomeration). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 381: 1-219. DOI: https://doi.org/10.7306/bpig.16

McDonald M., Harbaugh A.W., 1988. A modular three-dimensional finite difference ground-water flow model. Techniques of Water-Resources Investigations, Book 6, U.S. Geological Survey, Washington.

Murzynowski W., Małecki J., 1982. Hydrogeological forecast for the areas adjacent to the planned treated water reservoir “Lutomiersk” in the valley of the Ner River for water of the Cretaceous aquifer. Archiwum Zakładu Prac Geologicznych Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, Warsaw.

Pasieczna A., 2012. Content of antimony and bismuth in agricultural soils in Poland. Polish Journal of Agronomy 10: 21-29.

Penczak T., Kruk A., Grabowska J., Śliwińska A., Koszaliński H., Zięba G., Tybulczuk S., Galicka W., Marszał L., 2010. Wpływ stopniowej poprawy jakości wody w rzece Ner na regenerację ichtiofauny (Influence of gradual improvement in water quality on the regeneration of fish fauna in the Ner River). Scientific Annual of the Polish Angling Association 23: 97-117.

Postma D., Thi Hoa Mai N., Mai Lan V., Thi Kim Trang P., Ugilt Sø H., Quy Nhan P., Larsen F., Hung Viet P., Jakobsen R., 2017. Fate of arsenic during red river water infiltration into aquifers beneath Hanoi, Vietnam. Environmental Science and Technology 51(2): 838-845. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.6b05065

Regulation of the Minister of Health of December 7, 2017 on the quality of water intended for human consumption (Journal of Laws of 2017, item 2294).

Regulation of the Minister of Infrastructure of July 13, 2021 on the forms and methods of monitoring surface and groundwater bodies (Journal of Laws of 2021, item 1576).

Regulation of the Minister of Maritime Economy and Inland Navigation of October 11, 2019 on the criteria and method of assessing the status of groundwater bodies (Journal of Laws of 2019, item 2148).

Rodzoch A., Karwacka K., 2015. Inwersja hydrochemiczna i wiekowa wód podziemnych na obszarze GZWP nr 401 – Zbiornik Niecka Łódzka (Hydrogeochemical and age inversion of groundwater in the area of MGB No. 401 – Łódź Basin). Przegląd Geologiczny 63: 1033-1036.

Rodzoch A., Muter K., Szymonik A., Manuszak M., Urszulak M., Sziło J., Pazio-Urbanowicz K., 2013. Dokumentacja hydrogeologiczna określająca warunki hydrogeologiczne w związku z ustanawianiem obszarów ochronnych Głównego Zbiornika Wód Podziemnych nr 401 – Niecka Łódzka (Hydrogeological documentation specifying hydrogeological conditions in connection with the establishment of protection areas of the Main Groundwater Reservoir No. 401 – Łódź Basin). HYDROEKO – Biuro Poszukiwań i Ochrony Wód, Andrzej Rodzoch, Warsaw.

Solon J., Borzyszkowski J., Bidłasik M., 2018. Physico-geographical mesoregions of Poland: Verification and adjustment of boundaries on the basis of contemporary spatial data. Geographia Polonica 91(2): 143-170. DOI: https://doi.org/10.7163/GPol.0115

Wang C., Wang P.F., Hu X., 2007. Removal of CODCr and nitrogen in severely polluted river water by bank filtration, Environmental Technology 28(6): 649-657. DOI: https://doi.org/10.1080/09593332808618825

Wildi W., Dominik J., Loizeau J., Thomas R.L., Favarger P., Haller L., Perroud A., Peytremann Ch., 2004. River, reservoir and lake sediment contamination by heavy metals downstream from urban areas of Switzerland, Lakes & Reservoirs. Science, Policy and Management for Sustainable Use 9(1): 75-87. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1440-1770.2004.00236.x

Witczak S., Kania J., Kmiecik E., 2013. Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania (Database of Selected Physical and Chemical Indicators of Groundwater Pollution and Methods of Their Determination). Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warsaw.

WT-732, 2003. Consensus-based sediment quality guidelines, recommendations for use & application. Interim Guidance. Developed by the Contaminated Sediment Standing Team, December 2003.

Wu Y., Hui L., Wang H., Li Y., Zeng R., 2007. Effectiveness of riverbank filtration for removal of nitrogen from heavily polluted rivers: a case study of Kuihe River, Xuzhou, Jiangsu, China. Environmental Geology 52: 19-25. DOI: https://doi.org/10.1007/s00254-006-0445-4

Ziułkiewicz M., 2003. Pionowa strefowość hydrochemiczna wód podziemnych na obszarze aglomeracji łódzkiej (Vertical hydrochemical zoning of groundwater in the area of the Łódź agglomeration). Acta Geographica Lodziensia 85: 175-182.

ZWiK [Zakład Wodociągów i Kanalizacji], 2022. Zakład Wodociągów i Kanalizacji. Online: zwik.lodz.pl/ (accessed 10 October 2022).